找回密码
 注册

QQ登录

只需一步,快速开始

扫一扫,访问微社区

查看: 2448|回复: 21

Q3D仿真验证L、G分布参数差距巨大

[复制链接]

9

主题

79

帖子

519

积分

三级会员(30)

Rank: 3Rank: 3Rank: 3

积分
519
发表于 2015-11-11 16:57 | 显示全部楼层 |阅读模式

EDA365欢迎您!

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册

x
本帖最后由 tanghao113 于 2015-11-11 17:14 编辑 1 l6 K) {1 M5 S1 [: ]

% B% m! J5 _( ?近日开始使用Q3D软件。为了验证自己是否操作正确,故特意仿了一段微带线,但是发现其单位电导,单位电感有点差距。; ]. K/ n' x& b) L" C

( w% W: x9 ]. ^" G叠层设置如下
, H9 t' b6 x4 a) C, V( C QQ截图20151111171612.png
4 k( d9 [) S) B. W
4 T# K' r$ u: w% k+ d# n0 ?1、SI9000算得在100MHz情况下计算RLGC模型的各参数:, Q8 |; W/ U5 h5 j" F% C1 y
QQ截图20151111165006.png 0 |4 G& c5 w3 m* a$ C7 ?  b" `3 A

, r* N7 j+ K% M- J3 x+ I- }即SI9000计算的值如下(每inch):
+ r5 H* c! Q3 \9 w5 l* _  lR= 0.363Ω   L=7.94nH  G=3.46*10^-5  C=3.03pF
3 T& ~5 y, @+ x4 L4 F5 |$ l" V3 F
1 t8 \) Q$ U) ^( b9 E
5 w( K0 j6 k3 w5 }- o- H1 r2、Q3D依据同样的叠层建模,走线长度为100mil,在走线的两端分别添加Source和Sink,参考平面设置为地网络
! `! y' b1 @+ z' K, p! r0 w QQ截图20151111165406.png QQ截图20151111165459.png 6 d$ }& x5 y8 h, Z& k* u+ ~
  W& c) c% _. c6 `7 V
求解设置(比较高的精度要求):- V( R9 r* k' M+ _+ B( H
QQ截图20151111165548.png 收敛:1 J8 s1 I  O$ e  y% |
QQ截图20151111171339.png
- f8 c+ M3 T; J& i- [+ }; }- ~% W; r
求解的RLGC值:) c; V7 Q9 \8 ?1 J) v1 V0 U7 b
QQ截图20151111165804.png QQ截图20151111165819.png * p7 m3 Z/ B0 D! P- Z9 L
即Q3D计算的值如下(按每inch换算):" T- ]8 g8 p; F" n' x! U* p2 x' u
R= 0.30384Ω   L=15.222nH  G=0.032678  C=3.1485pF/ b+ [2 S( x6 y
! n9 m- s! G! W' B* z( e1 j- W
把SI9000计算的值再次罗列如下(每inch):+ t  Y* s! i. e5 B. q- v' [2 ~
R= 0.363Ω   L=7.94nH  G=3.46*10^-5  C=3.03pF1 I* e" N+ \4 O
: Q  q5 R! y# O2 Q" I4 U8 X
可以看到L和G差距非常大,想问一下具体是什么原因导致了这么大的差距?是Q3D软件的使用方法问题么?Q3D的模型如附件,软件版本为2014。 Project7.zip (22.29 KB, 下载次数: 14)

评分

参与人数 1威望 +5 收起 理由
pjh02032121 + 5

查看全部评分

1

主题

1352

帖子

5876

积分

EDA365版主(50)

Rank: 5

积分
5876
发表于 2015-11-13 13:36 | 显示全部楼层
tanghao113 发表于 2015-11-12 17:36% K* w4 w8 ^4 A# n& s1 W
之所以验证传输线是因为这是手头上能够对比的最好模型,以便验证自己对Q3D软件的使用理解是否正确。; ]& _' q; n  a5 ?9 r

: E" V& g* X: J# Z: \& k ...
& f! J8 X( d* i" M! A
选择同向的原因是因为Q3D是电流源激励。; S7 l: y. B5 y2 J8 O4 g
对于交流:
( P0 c$ P/ k: t2 o$ Y% Y) e  i而测试点在source端,你如果加反向source,那么获得的互感就不是微带线正馈和负馈构成的端口上的互感了。* u' |% X3 y7 Z! `$ B$ e
正确的算self inductance的方式应该是地平面加infinite GND boundary,因为真的参考面只有与正馈相邻的面,参考层的地厚度对微带线几乎无影响。
/ F8 Q: j4 }; ?0 ^你如果一定要用singal的方式,那么就要以同样的馈电位置形成端口,然后reduce return或者reduce ground去除到地的互感影响,否则就不是正确微带线的模型。" P8 K- E! W* x- ]  f
' P4 _3 i- [8 N0 d% Z
L matrix是有self和mutual部分的6 p* R  D7 z/ c4 E+ a
环路中的loop inductance和self inductance只有在构成信号环路且返回路径为电边界的情况下才相等,因为此时的mutual为0,self就是loop。若不是电边界,视作信号线的话,那么其就存在mutual,self就是parital。partial inductance是存在于两个导体构成的AC环路中的其中一个导体的本身电感。
2 b+ l! Y5 I; C: G6 m- [1 r7 @: y你原始工程文件的GND NET方式是没有GND测试点的,所以测出来的就是signal的loop inductance,只不过其AC环路没有包括地而是到无穷远处的电边界,而GND NET只是其中一个静态线,但是其算出来的self inductance是不是等于和地构成的环路的partial inductance,答案是否,你可以删掉GND的copper,你会发现结果和有这个inductance会略增大,但是差异不大,很显然就是去掉了signal到GND net部分的mutual inductance影响。所以你算出来的这个self inductance值,到底是个什么东西,取决于你的激励和边界是不是和真实的信号传输线结构相同。
% ?0 ~# U1 F+ R6 C) Z( A
$ f: Y" z* s. ~7 D/ o0 C7 x' B' a! w: I& U

3 M( e& o* w! R! H

点评

[ self就是parital。partial inductance是存在于两个导体构成的AC环路中的其中一个导体的本身电感 ] 你確定 self 就是 partial 嗎? Q3D 可以解任何一段導體 (包含人們認知的 signal net 或 ground net ) 的局  详情 回复 发表于 2015-11-13 23:27
谢谢版主,我先细细消化一下。  详情 回复 发表于 2015-11-13 16:30
新年伊始,稳中求胜

1

主题

1352

帖子

5876

积分

EDA365版主(50)

Rank: 5

积分
5876
发表于 2015-11-12 10:09 | 显示全部楼层
这就涉及到一个partial inductance 和 total inductance的概念了。$ C" ?$ H" L* ?  d
可以肯定的告诉你Q3D和SI9000的结果是一致的,差距估计也就在5%左右。
3 M% p  v& s5 g+ }& n4 |至于G,mS和S的单位差你难道没发现么?" ~% w: g6 C, I# s/ j) n0 W& f2 m

9 _. _  Y' f2 {) I8 e- T4 j1 h

点评

多谢版主!还是版主强大。 G是我看错单位了,一急就犯晕了。。。见笑了。 按您这么说Q3D软件算出来的都是局部自感,要自己去通过公式换算成回路电感? Lloop = Lself-signal + Lself-return - 2*Lmutual  详情 回复 发表于 2015-11-12 15:02
新年伊始,稳中求胜

3

主题

52

帖子

899

积分

三级会员(30)

Rank: 3Rank: 3Rank: 3

积分
899
发表于 2015-11-12 16:03 | 显示全部楼层
<< 而Q3D里算的是source到sink构成的环路的inductance >> , 此言差矣,單 source到sink 為局部電感,Reduce Return Path 才成 loop inductance.4 u# V$ ?$ }* }; ^, H& \2 I; Q- ?# C
) D: h9 E* N) P
均勻傳輸線特性阻抗要與 Polar 比較,請用 Q3D 的 "2D Extractor " 求解。

点评

之所以验证传输线是因为这是手头上能够对比的最好模型,以便验证自己对Q3D软件的使用理解是否正确。 果然是的,用Reduce Return Path后与SI9000比较符合。且Reduce Matrix可按Original Martrix通过以下公式计算得  详情 回复 发表于 2015-11-12 17:36
事实上,楼主的模型本就没选GND作为signal,而是直接用的ground net。 算出来的matrix本就是包含了signal self+GND,没有signal net给你reduce。 那么我所说的source到sink的环路是loop inductance是不是成立呢?:  详情 回复 发表于 2015-11-12 17:10

9

主题

79

帖子

519

积分

三级会员(30)

Rank: 3Rank: 3Rank: 3

积分
519
 楼主| 发表于 2015-11-12 15:02 | 显示全部楼层
cousins 发表于 2015-11-12 10:09
) g3 ^6 x# j4 \0 v6 e' @5 c7 J这就涉及到一个partial inductance 和 total inductance的概念了。8 q1 S* x) V8 H8 T* A3 S3 l" i
可以肯定的告诉你Q3D和SI9000的结果是 ...

  ]- }& a# D8 e多谢版主!还是版主强大。G是我看错单位了,一急就犯晕了。。。见笑了。
+ {) k7 P4 A' D1 z- A: i( P
* [, o* I7 T& l按您这么说Q3D软件算出来的都是局部自感,要自己去通过公式换算成回路电感?: k1 v- b/ w# I) ]& K; G
Lloop = Lself-signal + Lself-return - 2*Lmutual
! M8 m, U. {7 c1 h) ]6 c; D  y5 n0 }! X$ {% I9 Z
上文我把参考平面Assign成Ground网络了,这样Matrix结果里面就没有两导体的互感。其实我把参考平面Assign成Ground网络就是想让信号线参考它呀,不然这个Ground网络的意义为何?6 k2 }1 b$ X6 {" ~/ T- ?, J

% R; C  w3 y* ?  [# ~# u" W那我想算Lloop具体应该怎么做呢?地平面也要设置成Signal网络,再加Sink和Source得到互感后手工计算?
( G7 {: M% b( t/ I6 t. s, h4 u
; A0 b) E! D6 a( D) J3 H3 |! z还有对Reduce Matrix里面也有Ground Net和Return Path,对其用法不是很了解。版主能否详细介绍下呢?非常感谢?
% w5 x: F5 [  d  s! r& h) w

点评

事实上,Q3D算的就是loop inductance。 SI9000算的才是self inductance。 RLGC构成的电路L11,而Q3D里算的是source到sink构成的环路的inductance。  详情 回复 发表于 2015-11-12 15:36

1

主题

1352

帖子

5876

积分

EDA365版主(50)

Rank: 5

积分
5876
发表于 2015-11-12 15:36 | 显示全部楼层
tanghao113 发表于 2015-11-12 15:02) D7 @9 Y/ T) w6 r: C: q
多谢版主!还是版主强大。G是我看错单位了,一急就犯晕了。。。见笑了。7 U) q; F7 C, F% U
# w6 ~' U% U2 `' M* [4 |
按您这么说Q3D软件算出来的都 ...

8 e, ]7 o) y" q  P' t4 m4 h4 h事实上,Q3D算的就是loop inductance。
9 s% j8 u% o) [3 F% X4 }5 BSI9000算的才是self inductance。3 u: ~' m9 f% T0 X! V
RLGC构成的电路L11,而Q3D里算的是source到sink构成的环路的inductance。
+ e. a* O1 d3 z' h* w; ^8 \

点评

请教版主一个问题么?我在SIWAVE设置好PCB的相关叠层参数,导出到Q3D的时候PCB介质显示一整块的,不是我想要的结果,这种情况该怎么办呢?  详情 回复 发表于 2017-3-6 20:22
新年伊始,稳中求胜

1

主题

1352

帖子

5876

积分

EDA365版主(50)

Rank: 5

积分
5876
发表于 2015-11-12 17:10 | 显示全部楼层
Head4psi 发表于 2015-11-12 16:038 D" V' E# Q% a, w
> , 此言差矣,單 source到sink 為局部電感,Reduce Return Path 才成 loop inductance.
; a; b+ W9 f8 k$ t( C2 e0 m
/ y8 ]/ s& Z& p% ~; `均勻傳輸線特性 ...
, q  S/ G: C' C: j" X9 f& {* }
事实上,楼主的模型本就没选GND作为signal,而是直接用的ground net。
6 b9 m2 F( e  n8 g+ t3 q算出来的matrix本就是包含了signal self+GND,没有signal net给你reduce。( P. Y( ?' G* L
那么我所说的source到sink的环路是loop inductance是不是成立呢?& D* f  v- P) e& l, I: D
新年伊始,稳中求胜

9

主题

79

帖子

519

积分

三级会员(30)

Rank: 3Rank: 3Rank: 3

积分
519
 楼主| 发表于 2015-11-12 17:36 | 显示全部楼层
本帖最后由 tanghao113 于 2015-11-12 17:41 编辑
, Y' E2 P' Z- }5 j' E( l8 }
Head4psi 发表于 2015-11-12 16:03; X3 u1 S; |; ?: U7 f
> , 此言差矣,單 source到sink 為局部電感,Reduce Return Path 才成 loop inductance.% A( a) U/ o( L1 a; v1 l+ c

# g/ h( ~; h0 F# \均勻傳輸線特性 ...
4 Y  ~1 D( Z& C- M3 ?  b
之所以验证传输线是因为这是手头上能够对比的最好模型,以便验证自己对Q3D软件的使用理解是否正确。* u+ Y! }/ K; Z  ?9 @* C  u

4 B4 j- ~1 E; n1 J果然是的,信号与参考平面都Assign为Signal Net,用Reduce Return Path后与SI9000比较符合。且Reduce Matrix可按Original Martrix通过以下公式计算得到Lloop = Lself-signal + Lself-return - 2*Lmutual  D6 ^' j% \& c2 Z8 R
0 m6 Q6 Q  @  c7 c: a
其中设置为:信号与参考平面都Assign为Signal Net,都设置好Source和Sink,不过要使得电流方向方向要设成同向,若设成反向则超出很多。经分析与Lmutual的±号有关,不知为何要设置同向电流,比较难以理解,按理回流应该反向才对。: S+ n3 @' S  Q6 D6 }) Y& F

1 k4 C- E0 P  Z% t. Q( o9 N同向时候(Original与Return Path矩阵):0 }. a3 \+ U1 S4 j" P
QQ截图20151112172425.png QQ截图20151112172216.png 3 T% P3 a' G0 x# t! R
即Q3D计算的值为(按每inch换算) L=7.2938nH" M* L) o6 F$ g) K9 X: }  @2 K1 x
& g6 \# K0 N0 s/ \0 t4 I3 X
反向(Original与Return Path矩阵):( \- |: ?# E& X" n2 q' _
2.png 3.png $ P; D- A5 |& b6 y6 I
即Q3D计算的值为(按每inch换算) L=48.918nH
- S0 k- ^/ M7 c; c, a% d7 N
& ~- p# }5 Z1 ~
2 `! d4 m0 }8 T9 {& X! ~( e6 F' o) ]' {' n: H+ s! W, N, Q
8 R1 `8 n, c. R3 i% ^
5 o9 I: y5 q: C# U- h' s

点评

选择同向的原因是因为Q3D是电流源激励。 对于交流: 而测试点在source端,你如果加反向source,那么获得的互感就不是微带线正馈和负馈构成的端口上的互感了。 正确的算self inductance的方式应该是地平面加infini  详情 回复 发表于 2015-11-13 13:36

9

主题

79

帖子

519

积分

三级会员(30)

Rank: 3Rank: 3Rank: 3

积分
519
 楼主| 发表于 2015-11-13 16:30 | 显示全部楼层
cousins 发表于 2015-11-13 13:36
' F! \) l- h0 S) |: d* r% j- X选择同向的原因是因为Q3D是电流源激励。
- f1 M! q7 S" e) A对于交流:* v& k3 J1 T& u7 ^: x
而测试点在source端,你如果加反向source,那么获 ...
6 A- l5 x, m5 ]; k$ k$ W
谢谢版主,我先细细消化一下。
* R+ O- v) i8 ^  U; l9 @

3

主题

52

帖子

899

积分

三级会员(30)

Rank: 3Rank: 3Rank: 3

积分
899
发表于 2015-11-13 23:27 | 显示全部楼层
本帖最后由 Head4psi 于 2015-11-15 20:39 编辑 * G( G8 K- k: w/ M; e+ Y, a! r- ^" ?  H
cousins 发表于 2015-11-13 13:36# k, M2 [/ N8 [5 s: H0 S
选择同向的原因是因为Q3D是电流源激励。
( S  x! ]+ O$ s4 a对于交流:! V; T7 C  e: r1 b( W( |
而测试点在source端,你如果加反向source,那么获 ...

% x8 n3 q, G. c2 z5 m' F! h9 Q5 q8 i8 e( m: u' a1 ]8 m  D: ]
- [1 W8 ?3 n2 q3 F$ j8 T
4 k" Z* h7 L  y7 |2 ^: p" Q

点评

我都讲了self为partial有前提条件了,你不要不管我前面所陈述的条件,我说的是存在两个导体构成一个环路,有互感的前提下,自感为partial。 而且,你这样讲就和你之前所说Q3D算的是partial矛盾了,楼主最开始的模  详情 回复 发表于 2015-11-14 07:52

3

主题

52

帖子

899

积分

三级会员(30)

Rank: 3Rank: 3Rank: 3

积分
899
发表于 2015-11-13 23:29 | 显示全部楼层
Q3D_Extra_PartialL.png
+ J/ Y+ C6 L& E6 b0 K Partial_LoopL.png

点评

[attachimg]105481[/attachimg] 有关多根走线共用返回路径的环路电感的计算,我的理解如下(电流流向如上图所示): 环路1的环路电感为:(L11 + L12 + L13 - L1-return) + (Lreturn - L1-return - L2-r  详情 回复 发表于 2015-12-2 14:12

1

主题

1352

帖子

5876

积分

EDA365版主(50)

Rank: 5

积分
5876
发表于 2015-11-14 07:52 | 显示全部楼层
本帖最后由 cousins 于 2015-11-14 08:09 编辑
1 K0 ?# X6 W# L
Head4psi 发表于 2015-11-13 23:27
7 c2 J; z0 p. I, f8 j% U9 R[ self就是parital。partial inductance是存在于两个导体构成的AC环路中的其中一个导体的本身电感 ]
; ~: N, m+ k) R5 J; z- G% H ...
! x6 p9 j2 Y$ U& f6 ?7 ^
我都讲了self为partial有前提条件了,你不要不管我前面所陈述的条件,我说的是存在两个导体构成一个环路,有对静态地互感的前提下,自感为partial。4 W; N* g3 O( O4 a+ H6 f
而且,你这样讲就和你之前所说Q3D算的是partial矛盾了,楼主最开始的模型算的L11难道不是自感?你又不是很肯定的说是partial?. g7 C1 i; v* z% [* e0 g

点评

看晕了,这个reduce martix太烦人了,自己看得头都大了  详情 回复 发表于 2015-11-16 16:51
新年伊始,稳中求胜

9

主题

79

帖子

519

积分

三级会员(30)

Rank: 3Rank: 3Rank: 3

积分
519
 楼主| 发表于 2015-11-16 16:51 | 显示全部楼层
cousins 发表于 2015-11-14 07:527 d" J; K, E7 g( J7 E& f; W* I5 z
我都讲了self为partial有前提条件了,你不要不管我前面所陈述的条件,我说的是存在两个导体构成一个环 ...
$ p& |0 x/ o5 o. L" u( ^1 x
看晕了,这个reduce martix太烦人了,自己看得头都大了
: ]8 L/ F4 X/ e9 i. `0 L

9

主题

79

帖子

519

积分

三级会员(30)

Rank: 3Rank: 3Rank: 3

积分
519
 楼主| 发表于 2015-11-18 11:45 | 显示全部楼层
光是这个电感就够我回去在研究一遍电磁场了,先传个附件,学习学习

Archambeault3.pdf

580.95 KB, 下载次数: 21, 下载积分: 威望 -5

PP_PartialInductance.pdf

273.01 KB, 下载次数: 33, 下载积分: 威望 -5

9

主题

79

帖子

519

积分

三级会员(30)

Rank: 3Rank: 3Rank: 3

积分
519
 楼主| 发表于 2015-11-19 17:44 | 显示全部楼层
       最近这几天有好好学习了一下Q3D的官方教程。了解到Q3D软件解出来的都是Partial inductance(局部电感),而Q2D或SI9000这些2D场解工具算出来的都是Loop inductance(回路电感)。如下图所示:
QQ截图20151119152302.png
+ e5 l  R+ u( P
       其中Patial inductance又含Partial self-inductance(局部自电感)和Partial mutual inductance(局部互电感),有关这两个概念可参见Eric Bogatin大师的书,上面写得很清楚。4 A; u6 _2 f5 |  p! G8 \( D% a! R
       为了实测(其实实测的就是Loop inductance,因为必须要形成环路才会有电流流过)能与Q3D的仿真数值能联系起来,必须使用Martix Reduction来获得Loop inductance。如下图所示。. ^4 _' Y9 ?. a0 V0 `5 B

. l- }5 S" p) j! v
% s4 ~% h3 b  @  ~8 H1 v# X# W
QQ截图20151119153212.png
  ^- O+ F6 R9 f5 S# {
3 e) L7 a8 {% N$ C7 N8 Y
( q8 V  M3 [4 C; C7 j) _
       Q3D可以求解出Patial inductance(局部电感)LS1,LR1,LS1-R1,为了得到Loop inductance(回路电感),用Martix Reduction中的Return Path来求得。! O& y" O, T( Q0 \
QQ截图20151119153514.png

0 l# F5 v; `+ X0 O7 U0 h' i' \/ ]/ S; d: Q: O
0 Y4 w! a( J$ m) Z! y
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

关闭

推荐内容上一条 /1 下一条

联系我们|手机版|EDA365 ( 粤ICP备18020198号 )

GMT+8, 2018-2-20 17:27 , Processed in 0.224718 second(s), 34 queries , Gzip On.

Powered by Discuz! X3.2

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表